陀螺測(cè)斜儀是對(duì)采用陀螺元件確定鉆孔傾斜方位角的測(cè)斜儀統(tǒng)稱(chēng),。經(jīng)典的是采用機(jī)械框架式陀螺元件的測(cè)斜儀,,在過(guò)去的幾十年里幾乎全都是在用這類(lèi)陀螺測(cè)斜儀。這種陀螺測(cè)斜儀測(cè)量的方位是相對(duì)的。
儀器下到鉆孔中去之前,需要在地面確定對(duì)準(zhǔn)一個(gè)方向,然后啟動(dòng)機(jī)械陀螺,,這個(gè)陀螺是安裝在有三自由度的萬(wàn)向框架上,讓它達(dá)到穩(wěn)定的高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài),。這時(shí)陀螺就有了定向性,。下井測(cè)量時(shí),儀器自轉(zhuǎn)和鉆孔傾斜方向的偏轉(zhuǎn)在理想情況下都不能改變陀螺轉(zhuǎn)子的起始指向,,測(cè)量和記錄儀器相對(duì)起始指向所轉(zhuǎn)過(guò)的角度,,就能計(jì)算出鉆孔的傾向。
顯然,,鉆孔的傾向是在陀螺起始方向上起算的,,測(cè)量結(jié)果稱(chēng)作相對(duì)方位。上世紀(jì)90年代后期出現(xiàn)了硅微機(jī)械陀螺元件,,這種元件沒(méi)有傳統(tǒng)機(jī)械陀螺那種保持定向性的高速轉(zhuǎn)子,,實(shí)際上是一種角速度敏感元件。把它裝在測(cè)斜儀上,,對(duì)角速度信號(hào)進(jìn)行積分,,理論上就可以計(jì)算出儀器在鉆孔中運(yùn)動(dòng)時(shí),相對(duì)起始方向所轉(zhuǎn)過(guò)的角度,。
進(jìn)一步也就可以計(jì)算出鉆孔相對(duì)起始方向的傾斜角度變化,。但實(shí)際上由于靈敏度、噪聲,、漂移等因素影響,還不能做到實(shí)用水平。對(duì)角速度測(cè)量有更高靈敏度和精度的光纖陀螺,、動(dòng)力調(diào)諧陀螺近些年來(lái)被成功應(yīng)用到測(cè)斜儀中,。
雖然這些元件也稱(chēng)為陀螺儀,但和硅微機(jī)械陀螺儀一樣,,都是角速度敏感元件,。與硅微機(jī)械陀螺不同的是,它們對(duì)角速度的靈敏度高了好幾個(gè)數(shù)量級(jí),。
利用它們對(duì)角速度的高靈敏度特性,,我們可以用它來(lái)直接測(cè)量地球自轉(zhuǎn)的角速度矢量,再進(jìn)行計(jì)算處理就能確定鉆孔的傾斜方位,。
這個(gè)方位是相對(duì)地球北極方向的方位,,有人稱(chēng)作真北方位角。這種陀螺測(cè)斜儀稱(chēng)為自尋北陀螺儀,,是最好水平,,用途廣的測(cè)斜儀。